《2020高考物理大一轮复习第16讲能量守恒定律学案无答案新人教版20190315250》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理大一轮复习第16讲能量守恒定律学案无答案新人教版20190315250（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第第 1616 讲讲 能量守恒定律能量守恒定律 一 能量守恒定律 内容 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只会从一种形式 为另一种形式 或 者从一个物体 到另一个物体 而在转化和转移的过程中 能量的总量 二 常见功能关系 不同的力做功 对应不同形式能的变 化 定量的关系 合外力做的功 能的变化 合外力对物体做的总功等于物体动能的变化 量 W外 Ek 动能定理 重力做的功 能的变化 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势 能增加 WG Ep 弹簧弹力做的功 能的变化 弹力做正功 弹性势能减少 弹力做负功 弹性势 能增加 WF Ep 除重力和弹簧弹 力之外的力做的 功 能的变化 除重
2、力和弹力之外的力做的功如果为正功 则机 械能增加 如果为负功 则机械能减少 W其他 E 一对滑动摩擦 力做的总功 能的变化 作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功 系统 内能增加 Wf E内 电场力做的功 能的变化 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势 能增加 W电 Ep 辨别明理 1 力对物体做了多少功 物体就具有多少能 2 能量在转移或转化过程中 其总量会不断减少 3 在物体的机械能减少的过程中 动能有可能是增大的 4 滑动摩擦力做功时 一定会引起机械能的转化 5 一个物体的能量增加 必定有别的物体能量减少 6 合外力 不包括重力 做的功等于物体动能的改变量 2 7 克服与势能有关的
3、力 重力 弹簧弹力 电场力 做的功等于对应势能的增加量 考点一 功能关系的理解和应用 例 1 2017 全国卷 如图 16 1 所示 一质量为m 长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂 用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点 M 图 16 1 点与绳的上端P相距l 重力加速度大小为g 在此过程中 外力做的功为 1 3 A mgl B mgl 1 9 1 6 C mgl D mgl 1 3 1 2 变式题 1 多选 如图 16 2 所示 在绝缘的斜面上方存在着匀强电场 电场方向平行于斜面向 上 斜面上的带电金属块在平行于斜面的力F作用下沿斜面移动 已知在金属块移动的过程 中 力F做功为 32J
4、金属块克服电场力做功为 8J 金属块克服摩擦力做功为 16J 重力势能增 加 18J 则在此过程中金属块的 图 16 2 A 动能减少 10J B 电势能增加 24J C 机械能减少 24J D 内能增加 16J 变式题 2 物体在引力场中具有的势能叫引力势能 取两物体相距无穷远时的引力势能为零 一 质量为m0的质点与质量为M0的引力源中心距离为r0时 其引力势能Ep 式中G为引力 GM0m0 r0 常量 一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行 已知地球的质量为M 由于受 3 高空稀薄空气的阻力作用 卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2 则在此过程中空气阻力做 的功W为 A GMm
5、B 1 r1 1 r2 GMm 2 1 r2 1 r1 C D GMm 3 1 r1 1 r2 2GMm 3 1 r2 1 r1 要点总结 在应用功能关系解决具体问题的过程中 1 若只涉及动能的变化 用动能定理分析 2 若只涉及重力势能的变化 用重力做功与重力势能变化的关系分析 3 若只涉及机械能变化 用除重力和弹簧的弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析 4 若只涉及电势能的变化 用电场力做功与电势能变化的关系分析 考点二 摩擦力做功与能量转化的关系 1 静摩擦力做功时 只有机械能的相互转移 不会转化为内能 2 滑动摩擦力做功的特点 相互间存在滑动摩擦力的系统内 一对滑动摩擦力做功将产生两种
6、可能效果 1 机械能全部转化为内能 2 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移 另外一部分转化为内能 例 2 多选 如图 16 3 所示 质量为M 长度为L的小车静止在光滑水平面上 质量为m的小物 块 可视为质点 放在小车的最左端 现用一水平恒力F作用在小物块上 使小物块从静止开始 做匀加速直线运动 小物块和小车之间的摩擦力为f 小物块滑到小车的最右端时 小车运动 的距离为x 此过程中 以下结论正确的是 图 16 3 A 小物块到达小车最右端时具有的动能为 F f L x B 小物块到达小车最右端时 小车具有的动能为fx C 小物块克服摩擦力所做的功为f L x D 小物块和小车增加的机械能为F
7、x 4 变式题 2018 湖北五校联考 水平传送带在电动机带动下以恒定速度v顺时针匀速转动 某 时刻一个质量为m的小物块在传送带上由静止释放 小物块与传送带间的动摩擦因数为 小物块在滑下传送带之前已与传送带的速度相同 对于小物块从静止释放到与传送带的速度 相同这一过程中 下列说法正确的是 A 电动机多做的功为mv2 1 2 B 小物块在传送带上的划痕为 v2 g C 传送带克服摩擦力做的功为mv2 1 2 D 电动机增加的功率为 mgv 要点总结 1 无论是滑动摩擦力 还是静摩擦力 计算其做功时都是用力乘对地位移 2 摩擦生热的计算 公式Q f x相对中x相对为两接触物体间的相对位移 若物体在
8、传送带上 做往复运动 则x相对为总的相对路程 3 传送带涉及能量分析 这主要表现为两方面 一是求电动机因传送带传送物体而多做的功 W 我们可以用公式W Ek Ep Q来计算 其中 Ek表示被传送物体动能的增量 Ep表示被 传送物体重力势能的增量 如果受电场力要考虑物体电势能的变化 Q表示因摩擦而产生的 热量 二是求物体与传送带之间发生的相对位移 或相对路程 s 考点三 涉及弹簧的能量问题 例 3 多选 如图 16 4 所示 将一轻弹簧下端固定在倾角为 的粗糙斜面底端 弹簧处于自然 状态时上端位于A点 质量为m的物体从斜面上的B点由静止下滑 与弹簧发生相互作用后 最终停在斜面上 下列说法正确的是
9、 图 16 4 A 物体最终将停在A点 B 物体第一次反弹后不可能到达B点 C 整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功 D 整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能 变式题 1 多选 如图 16 5 甲所示 轻弹簧竖直固定在水平面上 一质量为m 0 2kg 的小球从 弹簧上端某高度处自由下落 从它接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中 弹簧在弹性限度 5 内 其速度v和弹簧压缩量 x之间的函数图像如图乙所示 其中A为曲线的最高点 小球和 弹簧接触瞬间机械能损失不计 g取 10m s2 下列说法正确的是 图 16 5 A 小球刚接触弹簧时加速度最大 B 该弹簧的劲度系数为 20 0N
10、m C 从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中 小球的机械能守恒 D 从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中 弹簧的弹性势能一直增大 变式题2如图16 6甲所示 自然伸长的轻弹簧左端固定在竖直墙上 右端在O位置 质量为m 的物块A 可视为质点 以初速度v0从距O点x0的P点处向左运动 与弹簧接触后压缩弹簧 将弹簧右端压到O 点位置后 A又被弹簧弹回 A离开弹簧后 恰好回到P点 物块A与水平面 间的动摩擦因数为 重力加速度为g 1 求物块A从P点出发至又回到P点的过程中克服摩擦力所做的功 2 求O点和O 点间的距离x1 3 如图乙所示 若将另一个与A完全相同的物块B 可视为质点 与弹簧右端拴接 将A放在B 右边 向左推A B 使弹簧右端被压缩到O 点位置 然后从静止释放 A B共同滑行一段距离 后分离 分离后物块A向右滑行的最大距离x2是多少 图 16 6 要点总结 从能量的角度看 弹簧是储能元件 处理涉及弹簧的能量问题时 要特别注意 1 当牵涉弹簧的弹力做功时 由于弹簧的弹力是变力 故一般不直接采用功的定义式求解 中 学阶段通常根据动能定理 机械能守恒定律或能量守恒定律来间接求解弹簧弹力做的功或弹 簧储存的弹性势能 2 弹簧的弹性势能与弹簧的规格和形变程度有关 对同一根弹簧而言 无论是处于伸长状态 还是压缩状态 只要形变量相同 其储存的弹性势能就相同 6
